淺談橋梁的檢測與加固技術(shù)

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的不斷加快，極大促進(jìn)了交通運(yùn)輸事業(yè)的蓬勃發(fā)展。商品貨物的加速流通導(dǎo)致了全國主要公路、干道的交通運(yùn)輸量逐年遞增，行車密度及車輛載重量也越來越大。各級公路上的橋梁擔(dān)負(fù)著十分沉重的交通荷載。超負(fù)荷的使用給橋梁帶來了嚴(yán)重的安全隱患。另外，長期在自然環(huán)境（環(huán)境腐蝕、溫度、濕度變化）以及使用環(huán)境（荷載作用、材料與結(jié)構(gòu)的疲勞）的作用下，總會逐漸產(chǎn)生損壞現(xiàn)象，這是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的過程。其結(jié)果不但大大縮短橋梁的使用壽命，還有可能威脅到過往車輛、行人的安全。對在役橋梁進(jìn)行必要的損傷檢測及加固工作就顯得尤為重要。 　                        

　1 橋梁的檢測技術(shù) 　　

1.1 常規(guī)檢測技術(shù) 　　

一般地，對橋梁的檢測工作可以分為經(jīng)常性檢測（一般檢測）、定期檢測（基本檢測）和特殊檢測（專門檢測）等三個(gè)階段。 　　

經(jīng)常性檢測是由橋梁養(yǎng)護(hù)人員進(jìn)行巡視檢查。目的是確保橋梁結(jié)構(gòu)功能正常，使結(jié)構(gòu)能得到及時(shí)的養(yǎng)護(hù)和緊急處治，對一些大問題做出報(bào)告。定期檢測是對橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量狀況進(jìn)行定期跟蹤。通常是依靠富有經(jīng)驗(yàn)專職橋梁檢查工程師，以目視觀察為主，輔以必要的工具如常規(guī)測量儀器、照相機(jī)等，實(shí)地判斷病害原因，做出質(zhì)量狀況評分，并估計(jì)需要維修的范圍及方法，或提出限制交通的建議。對需要進(jìn)一步查明原因或繼續(xù)觀察的缺損部件，提出特殊檢測要求。特殊檢測是因各種特殊原因由專家依據(jù)一定的物理、化學(xué)無破損檢驗(yàn)手段對橋梁進(jìn)行的全面察看、測強(qiáng)和測缺，旨在找出損壞的明確原因、程度和范圍，分析損壞所造成的后果以及潛在缺陷可能給結(jié)構(gòu)帶來的危險(xiǎn)。由此可見，當(dāng)橋梁需要進(jìn)行特殊檢測，則說明目標(biāo)橋梁已經(jīng)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的問題，如果問題得不到解決，將會造成嚴(yán)重的后果。 　

　橋梁檢測目前常用的方法有：無破損檢測法、微破損檢測法、半破損檢測法以及荷載試驗(yàn)。其中，無破損檢測法是指在不損害或不影響橋梁使用性能的前提下，檢測其是否存在缺陷，給出缺陷的大小、位置、性質(zhì)和數(shù)量等信息，進(jìn)而判定被檢橋梁所處技術(shù)狀態(tài)。常見的橋梁無破損檢測技術(shù)包括對混凝土表面硬度檢測的壓痕法、對混凝土強(qiáng)度檢測的回彈法等；還包括對混凝土強(qiáng)度、彈性模量等指標(biāo)進(jìn)行檢測的超聲脈沖法等；另外對于混凝土內(nèi)部損傷及缺陷的檢測主要采用射線法。微破損檢測法包括對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行測定的貫入法。半破損檢測法包括對混凝土強(qiáng)度測試的鉆心法、拔出法等，前三項(xiàng)是對混凝土強(qiáng)度、內(nèi)部缺陷等的檢測。而荷載試驗(yàn)是對橋梁整個(gè)結(jié)構(gòu)特性及承載能力進(jìn)行綜合評價(jià)的一項(xiàng)檢測。有些時(shí)候，為了更加準(zhǔn)確的掌握橋梁結(jié)構(gòu)的損傷情況，還可以將上述幾種方法聯(lián)合應(yīng)用。而荷載試驗(yàn)是對橋梁整個(gè)結(jié)構(gòu)特性及承載能力進(jìn)行綜合評價(jià)的一項(xiàng)檢測。包括靜力荷載試驗(yàn)和動力荷載試驗(yàn)。靜力荷載試驗(yàn)是將靜止的荷載作用于橋梁上的指定位置，以便能夠測試出結(jié)構(gòu)的靜應(yīng)變、靜位移以及裂縫等，從而推斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作狀態(tài)和使用能力的試驗(yàn)。橋梁動力荷載試驗(yàn)是指采用動力荷載，如行駛的汽車荷載或其他動力荷載作用于橋梁結(jié)構(gòu)上，以測出結(jié)構(gòu)的動力特性，如振動變形，從而判斷出橋梁結(jié)構(gòu)在動力荷載下受沖擊和振動影響的試驗(yàn)。 　　

1.2 橋梁檢測技術(shù)的發(fā)展方向 　　

前述傳統(tǒng)的檢測方法雖然技術(shù)比較成熟，在工程應(yīng)用中取得了較好的應(yīng)用效果。但是在實(shí)踐過程中也體現(xiàn)了許多不足： 　

　①檢測周期長、主觀性強(qiáng)，往往憑檢測人員經(jīng)驗(yàn)來判斷；

②整體性差，一些重要的結(jié)構(gòu)內(nèi)部及人員、設(shè)備不易到達(dá)處的損傷易被外觀檢查所發(fā)現(xiàn)，一般只能作局部檢查；

③實(shí)時(shí)性差，不能及時(shí)預(yù)警；

④檢測結(jié)果一般只能基本反映結(jié)構(gòu)的當(dāng)前狀態(tài)，卻難以全面反映橋梁的安全狀況；⑤缺乏科學(xué)的歷史數(shù)據(jù)累積；

⑥對橋梁進(jìn)行荷載試驗(yàn)定期檢測，有時(shí)需要封閉交通進(jìn)行，影響正常的交通運(yùn)行。 　

　隨著橋梁建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，給設(shè)計(jì)和施工帶來諸多不確定因素。傳統(tǒng)的檢測方法是必難以適應(yīng)新形勢下對橋梁安全保障工作的要求。因此發(fā)展一種能夠?qū)崟r(shí)的、自動的、在線的、客觀的、準(zhǔn)確的檢測方法就成為了大型橋梁檢測技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。橋梁結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測技術(shù)在這樣的背景下產(chǎn)生了。 　　

 所謂結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(Structural Health Monitoring，簡稱SHM)指利用現(xiàn)場的無損傳感技術(shù)，通過包括結(jié)構(gòu)響應(yīng)在內(nèi)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)特性分析，達(dá)到檢測結(jié)構(gòu)損傷發(fā)展或功能退化的目的。橋梁健康監(jiān)測的基本內(nèi)涵即是通過對橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)控與評估，為大橋在特殊氣候、交通條件下或橋梁運(yùn)營狀況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號，為橋梁維護(hù)與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)。橋梁結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測技術(shù)是一門新興的科學(xué)技術(shù)，目前正處于蓬勃的發(fā)展之中。雖然對這種技術(shù)研究還處于起步階段。相信不久的將來，它將有可能完全取代目前的人工檢測法。 　

　2 橋梁的常見病害及加固對策 　　

對原有橋梁進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)、改造翻新，一定程度上利用現(xiàn)有資源，保證其使用安全，延長其使用壽命是當(dāng)今國際工程界關(guān)注的大課題之一。目前我國已有一定數(shù)量的橋梁發(fā)生老化，危橋逐年增多，舊橋加固已成為橋梁設(shè)計(jì)、研究、管理部門的當(dāng)務(wù)之急。 　　

以下列舉了我國公路橋梁常見的病害以及相應(yīng)的加固補(bǔ)救措施： 　

2.1 基礎(chǔ)的不均勻沉降：特別是天然地基上的淺基礎(chǔ)，由于埋置深度較淺，易受河水沖刷而淘空。橋梁地基局部軟弱，致使橋臺發(fā)生不均勻沉降，引起橋臺開裂等。針對以上病害，采取對河床用漿砌片石進(jìn)行鋪砌，上游河床設(shè)置丁壩，打木樁擴(kuò)大橋臺基礎(chǔ)等方法進(jìn)行加固。 　　

2.2 橋體承載力不足：主要發(fā)生在建設(shè)年代久、設(shè)計(jì)荷載較低的一些橋上，以七、八十年代修建的居多，也有個(gè)別新橋由于施工質(zhì)量較差出現(xiàn)承載力不足的情況。另外，超重車輛也是造成橋梁承載力不足的一個(gè)重要原因。而缺少養(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)不當(dāng)又加速了橋梁的損壞。相應(yīng)的加固措施包括外包混凝土加固法、鋼板粘貼加固法、噴錨混凝土加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法以及改變結(jié)構(gòu)受力體系的加固法等。 　　

2.3 橋體開裂：橋體受行車荷載、土壓力及各種自然因素的作用，常常出現(xiàn)混凝土開裂、保護(hù)層脫落等病害。雖然不會明顯降低橋體的整體受力性能，但會對橋體的耐久性造成影響。處理的方法一般采取塞縫灌漿的方法，灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹脂漿、環(huán)氧樹脂、砂漿等。通常水泥漿用于石砌墩、臺和拱圈裂縫，由裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂，采用水泥漿造價(jià)低、效果好。環(huán)氧樹脂一般用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物，因?yàn)殇摻罨炷翗?gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小，易灌滿，粘結(jié)性好。環(huán)氧樹脂砂漿多用于橋面裂縫。橋面鋪裝層開裂或剝離在不降低設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)的前提下可采用加鋪瀝青碎石層的方案。